多种物理方法在教学中的应用
2018-12-29闫明哲
控制变量法
顾名思义,即在探究一个物理变量(实验变量)对另一变量(反应变量)的过程中,控制其他无关变量保持不变,操纵实验变量,观察反应变量的变化,以探求这两个变量之间有无关系与是何关系。这是物理规律、定理、公式等确立前的物理界先辈们的必经之路,也是学生站在所有既有的物理知识基础上,依靠自主探究来独立设计实验、解决物理问题的一种高瞻远瞩性质的方法。例如:在《电流与电压和电阻的关系》一节的学习中,我带领着同学们先将电压保持不变,探究在同一电压下电流与不同电阻之间的关系。按照每次记录的数据绘制出曲线图一:
得出同一电压下,电流与电阻的反比关系。
接着,我们使电路电阻保持不变,探究在同一电阻下,电流与不同电压之间的关系,按照所记录数据绘制出曲线图二。通过实验与图形的结合,我向同学们阐发了什么是控制变量法,并搜寻经典的利用这种方法的习题加以深入巩固。在之后的《电磁铁 电磁继电器》一节中,我先引导同学们根据电生磁的原理对影响电磁铁磁性强弱的因素得出了猜想预设:电流大小、线圈匝数与有无铁芯。接下来向同学们提出了“用什么样的方法去验证我们的猜想”的问题,不管学生能否答对,都能调动其思考主动性,不仅能够回忆起以往的知识方法,还能加深对控制变量法的理解,使其更深刻地领会这种方法对于不同物理知识的贯彻与通用。
转换法
物理学对于学生来说,总是有若干陌生的用文字表示的名词或现象,为了方便研究,便将这些物理量在效果不变的情况下转化成一些直观的现象或易测量的物理量去认识或说明,这便是转换法。这种方法不仅能够方便研究,而且能够很好地锻炼灵活思考问题的能力,拓展思维。例如,在《磁现象 磁场》一节,为了能够使同学们更加直观地认识磁场,认识构成磁场的磁感线的具体形态,我将铁粉均匀撒在磁铁四周,具象化的磁场形态便呈现出如下图所示的面貌:
这样的方法,可以使同学们更加直观立体地认识磁感线与磁场。在初三物理课程的学习中,由于学生心智的相对成熟与理解能力的相对加深,可以很好地接受这样的物理方法,并且能够应用初二所学的物理知识,形成在一种方法下的知识体系与探究逻辑。例如:在《声音的产生与传播》一节中,探究声音产生的原因。如图所示:敲击音叉,使音叉发出声音,通过乒乓球的弹起现象得知发声的音叉在振动,这也是转换法的应用。
建设理想化物理模型法
真实的事物总是复杂的,有多种多样的影响因素和繁杂的结构成分,但是我们可以通过理想化的物理模型提取关键主要的结构支架或者某种元素作为某种物质的标志。这种理想模型法在物理概念与规律的形成中起着重要的作用。
例如:在《核能》一节中通过简化的原子核式结构来认识原子,如图所示:
以此得到原子在物理学上的定义:由原子核与绕核运动的电子组成的,在化学反应中不可分割的微粒。并且将复杂的、看不见的原子以这样简单的、主要构成成分的方式呈现出来,不仅能够让同学们更加简易地了解原子,记忆其结构,而且在此过程中学会这样简化、理想化地处理问题的办法。
此外,它也是解决实际物理问题的重要途径。例如:在《重力》一节中,空气阻力相对于物体重力来说可以忽略不计,所以通常我们都将自由下落物体的运动理想化为自由落体运动。以此计算出的相关物理量虽然不够精确,但是并不影响我们正确判断事物的方向和正确认识事物的本质,而且方法过程的简化排除了外界因素的干扰,大大提高了学习研究效率。
结语
方法是学习任何知识的必备技能,这三种方法在初三物理学习及复习过程中比较常用且行之有效,它们是在初三紧张的复习学习中轻松梳理、驾驭、调动繁杂知识点的法宝。牢固掌握这些方法,不断自主发现新的方法,逐渐把厚重的课本变薄,把复杂零乱的知识变得整齐有序,这对于此阶段的教师和学生来说,不仅可以减轻压力,而且能够收获成就感。